Se mostrarán diferentes casos prácticos en los que la nanociencia puede ser relevante para la sociedad: desde transporte de fármacos anticancerígenos dirigidos hacia dianas biológicas concretas mediante nanopartículas recubiertas con biomoléculas a superficies con nanopartículas/nanoestructuras con capacidad autolimpiable, superhidrofobicidad, etc.

En el departamento de Física y Química de la UAL hay dos grupos de investigación con interés común en la síntesis y modificación de nanopartículas, así como en sus potenciales aplicaciones, lo que mostraremos al público general en la actividad “Nanociencia para la sociedad”. Se mostrarán múltiples aplicaciones de las nanoestructuras y nanopartículas en diferentes sistemas, con impacto en biomedicina (tratamientos frente al cáncer) o en ingeniería de materiales (superficies autolimpiables, superhidrófobas y anti-hielo).
El grupo de Carbohidratos y Proteínas de la UAL (FQM-233) trabaja en un proyecto que persigue el desarrollo de nanotransportadores dirigidos de agentes anticancerígenos y antimicrobianos, con el objetivo del envío de estos fármacos dirigido específicamente a determinadas dianas biológicas, de forma que su liberación se produzca esencialmente en los tejidos en los que se desea su acción terapéutica. De esta forma, se conseguiría por un lado reducir las dosis de fármacos necesarias en las actuales terapias sistémicas no dirigidas, y por otro limitar o incluso eliminar los efectos secundarios que dichos fármacos presentan sobre el resto de tejidos sanos del organismo, especialmente en el caso de los tratamientos contra el cáncer basados en quimioterapia. La estrategia elegida consiste en el encapsulamiento del fármaco en el interior de complejos metal-orgánicos de tamaño nanométrico (nMOFs), que son redes tridimensionales cristalinas de naturaleza altamente porosa que permiten albergar moléculas de tamaño adecuado en su interior. El posterior recubrimiento de los nMOFs con andamios moleculares como ciclodextrina o dextrano, cuyo tamaño no les permite la entrada en los poros de nanopartícula, permite asegurar el confinamiento de los fármacos en el interior de los poros de las nanopartículas, al actuar dichos andamios como “tapones” moleculares. Estos andamios, además, presentan un segundo rol en la estrategia elegida, ya que su conjugación con biomoléculas reconocibles por dianas biológicas concretas permite la acumulación selectiva de los nMOFs en tejidos ricos en receptores adecuados para dichas biomoléculas, mientras que aquellos tejidos que nos los presenten recibirán una dosis mínima o nula de nanopartículas. Las condiciones biológicas reinantes en esos tejidos debido a las alteraciones bioquímicas provocadas por la enfermedad a tratar conducen finalmente al desensamblaje y destrucción de los nMOFs, dando lugar a la liberación del fármaco, cuya acción se concentrará por tanto en el tejido en cuestión.
En una estrategia alternativa, el grupo también ha demostrado la posibilidad de modificar la superficie de nanopartículas de oro y plata con las citadas biomoléculas que, de nuevo, permitirían la acumulación dirigida de estas nanopartículas sobre determinados tejidos diana. Además de la capacidad para el transporte de fármacos anticancerígenos como el metotrexato, estas nanopartículas presentan la posibilidad de convertir luz visible o infrarroja de longitud de onda adecuada en calor. Esta extraordinaria capacidad permite utilizar la nanopartícula en sí misma como un fármaco (terapia fotodinámica), ya que la iluminación de los tejidos en los que se acumulan con la luz adecuada permite inducir la muerte celular selectiva de esos tejidos, quedando el resto de tejidos sanos inafectados.
En la actividad relativa al Grupo de Carbohidratos y Proteínas se mostrarán algunos aspectos de las aplicaciones de la nanotecnología en el desarrollo de terapias eficaces contra el cáncer basadas en la modificación biorreconocible de nanopartículas de oro, plata y MOF. Para ello se utilizarán medios gráficos y audiovisuales mediante pósters y vídeos explicativos en un lenguaje simple y accesible para el público no especializado. También se llevarán a cabo demostraciones de la preparación de nanopartículas de oro y plata, que son algunos de los soportes que utiliza el grupo para la construcción de nanotransportadores inteligentes de fármacos. Igualmente, se planea la construcción mediante impresión 3D de una maqueta modular a escala adecuada de un nMOF, el fármaco correspondiente, los andamios moleculares, y la diana biológica elegida, para explicar pormenorizadamente el proceso de carga del fármaco, modificación superficial, biorreconocimiento y posterior desensamblaje y liberación del fármaco.
El grupo de Física Aplicada de la UAL desarrolla una línea de investigación complementaria centrada en el uso de nanopartículas y nanoestructuras en materiales compuestos y recubrimientos con diferentes aplicaciones de interés tecnológico. El proyecto EMERGIA (EMC21_00243) se centra en la incorporación de nanoestructuras a un recubrimiento protector capaz de aumentar la eficiencia de los sistemas de aprovechamiento solar mediante la consecución de una superficie autolimpiable. Este proyecto forma parte de una línea de investigación más amplia en la que incluye el desarrollo de nanopartículas de oro y plata con formas exóticas y su interacción con la luz, con el objetivo de aumentar la eficiencia de los sistemas de captación de energía solar. En la exhibición, se explicarán a nivel divulgativo los principios químicos y físicos que operan en los distintos nanomateriales y se mostrarán mediante experiencias in-situ la síntesis y las propiedades de estos materiales, en concreto las propiedades fotónicas y la hidrofobicidad de superficies modificadas. Se dispondrá de un goniómetro de ángulo de contacto para que el público asistente pueda observar cómo se puede evaluar de una manera sencilla el grado de interacción entre una superficie sólida y un líquido. También se mostrarán vídeos realizados con una cámara de alta velocidad, donde se podrá observar el diferente comportamiento de una gota al impactar con una superficie en función de sus características fisicoquímicas. Por último, se explicará, de una manera llana y sencilla, los requerimientos de una superficie para mostrar capacidad autolimpiable, superhidrofobicidad, capacidad de repeler el hielo, etc.